本發(fā)明屬于鏡片檢測，尤其涉及一種自動調(diào)焦式焦度計及屈光度與軸位測量方法。

背景技術(shù)：

1、焦度計是一種測量角膜接觸鏡的測量儀器，主要分為兩種。一種為手動調(diào)焦式焦度計，操作人員將角膜接觸鏡放置在檢測區(qū)域，然后手動旋轉(zhuǎn)調(diào)焦輪與軸位輪直至投影玻璃上的圖像最為清晰，此時根據(jù)調(diào)教輪與軸位輪的位置變化即可計算出角膜接觸鏡的屈光度與軸位。手動調(diào)焦式焦度計的缺點是需要人工手動操作調(diào)焦輪與軸位輪，投影圖案清晰與否依靠主觀判斷，而不同人對于投影圖案何時最為清晰的感受是不同的，甚至同一個人在不同的時間其感受也不盡相同，因而會產(chǎn)生較大的人為誤差。而且由于投影式測量的光學(xué)原理，操作人員相當(dāng)于直視光源，長時間工作時會對操作人員的眼睛產(chǎn)生刺激。另一種為自動調(diào)焦式焦度計，基于哈特曼原理計算光線偏折量，可以直接得到角膜接觸鏡的屈光度與軸位。自動調(diào)焦式焦度計的缺點是沒有直觀的分劃板投影圖案，僅能測量角膜接觸鏡的屈光度與軸位，無法對角膜接觸鏡的成像質(zhì)量做出判斷，比如角膜接觸鏡上存在氣泡、污染等瑕疵，自動調(diào)焦式焦度計無法發(fā)現(xiàn)這些問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提供一種自動調(diào)焦式焦度計及屈光度與軸位測量方法，以解決手動調(diào)焦式焦度計因主觀判斷檢測結(jié)果誤差較大，自動調(diào)焦式焦度計無法判斷角膜接觸鏡成像質(zhì)量的技術(shù)問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一種自動調(diào)焦式焦度計，包括機架和按照光傳播方向依次安裝在機架上的照明光源、軸位調(diào)節(jié)組件、調(diào)焦組件、鏡片支座、成像組件以及安裝在機架上的工控機；其中，

4、角膜接觸鏡放置在鏡片支座上；

5、軸位調(diào)節(jié)組件包括分劃板和帶動分劃板旋轉(zhuǎn)的軸位驅(qū)動機構(gòu)；

6、調(diào)焦組件包括調(diào)焦鏡組和帶動調(diào)焦鏡組移動的調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)；

7、成像組件包括成像鏡組和相機；

8、工控機用于分別對調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)和軸位驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行控制，并計算角膜接觸鏡的屈光度和軸位。

9、進(jìn)一步的，軸位驅(qū)動機構(gòu)包括軸位電機、軸位主動齒輪、軸位從動齒輪、軸位調(diào)節(jié)齒輪、分劃板安裝座、軸位編碼器、軸位電機固定板和軸位編碼器固定板，軸位電機通過軸位電機固定板固定在機架上，軸位編碼器通過軸位編碼器固定板固定在機架上，軸位主動齒輪套裝在軸位電機的輸出軸上，軸位從動齒輪套裝在軸位編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上，分劃板安裝在分劃板安裝座上，分劃板安裝座固定在軸位調(diào)節(jié)齒輪的一面，軸位調(diào)節(jié)齒輪、軸位從動齒輪均與軸位主動齒輪嚙合傳動。

10、進(jìn)一步的，調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)包括調(diào)焦電機、調(diào)焦電機固定板、聯(lián)軸器、傳動軸、斜齒輪、斜齒條、滑動板、調(diào)焦主動齒輪、調(diào)焦從動齒輪、調(diào)焦編碼器和調(diào)焦編碼器固定板，調(diào)焦電機通過調(diào)焦電機固定板固定在機架上，調(diào)焦編碼器通過調(diào)焦編碼器固定板固定在機架上，調(diào)焦電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與傳動軸的一端連接，調(diào)焦主動齒輪套裝在傳動軸的另一端，調(diào)焦從動齒輪套裝在調(diào)焦編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上并與調(diào)焦主動齒輪嚙合傳動，斜齒輪套裝在傳動軸的中部位置并與斜齒條嚙合傳動，斜齒條固定在滑動板的一面，調(diào)焦鏡組通過連接板固定在滑動板的另一面。

11、進(jìn)一步的，調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)還包括直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌包括導(dǎo)軌和滑塊，導(dǎo)軌與機架固定連接，滑塊在滑軌上滑動且與滑動板背離斜齒條的一面固定連接。

12、進(jìn)一步的，自動調(diào)焦式焦度計還包括顯示屏和觸控屏，觸控屏、顯示屏分別與工控機連接，觸控屏用于實現(xiàn)人機交互，顯示屏用于顯示相機對角膜接觸鏡的成像。

13、一種利用上述的自動調(diào)焦式焦度計實現(xiàn)的屈光度與軸位測量方法，當(dāng)僅測量角膜接觸鏡的后頂焦度時，包括如下步驟：

14、a1：將角膜接觸鏡放置在自動調(diào)焦式焦度的鏡片支座上；

15、a2：工控機控制調(diào)焦電機調(diào)回到負(fù)限位位置，同時控制軸位電機回到0度位置；

16、a3：工控機控制相機采集角膜接觸鏡的圖像，并計算圖像中分劃板一個十字絲位置的銳度值；

17、a4：工控機控制調(diào)焦電機從負(fù)限位位置高速運動到正限位位置，同時記錄調(diào)焦電機位置與銳度值，得到銳度值與調(diào)焦電機位置的關(guān)系，當(dāng)銳度值最大值時，調(diào)焦電機對應(yīng)的位置p1即為后頂焦度的粗略值；

18、a5：工控機控制調(diào)焦電機從正限位位置高速運動到p1+10%調(diào)焦電機總行程的位置，然后再控制調(diào)焦電機低速運動至p1-10%調(diào)焦電機總行程的位置，得到銳度值與調(diào)焦電機位置的關(guān)系，當(dāng)銳度值最大值時，調(diào)焦電機對應(yīng)的位置p2即為后頂焦度測量的精確值；

19、當(dāng)同時測量角膜接觸鏡的后頂焦度、柱鏡焦度與軸位時，包括如下步驟：

20、b1：將角膜接觸鏡放置在自動調(diào)焦式焦度的鏡片支座上；

21、b2：工控機控制調(diào)焦電機調(diào)回到負(fù)限位位置，同時控制軸位電機回到0度位置；

22、b3：工控機控制相機采集角膜接觸鏡的圖像，并計算圖像中分劃板一個十字絲位置的銳度值；

23、b4：工控機控制軸位電機以預(yù)設(shè)的步進(jìn)間距從負(fù)角度位置旋轉(zhuǎn)正角度位置，在軸位電機每次旋轉(zhuǎn)的過程中，工控機控制調(diào)焦電機從限位位置高速運動到正限位位置，從而得到每個軸位下銳度值與調(diào)焦電機位置的關(guān)系，為銳度值，為軸位，為調(diào)焦電機位置；當(dāng)最大時，獲得軸位與調(diào)焦電機的粗略位置、；

24、b5：以、調(diào)焦電機總行程為范圍，調(diào)焦電機低速運動，軸位電機的步進(jìn)間距為0.5度，重復(fù)步驟b4測量得到軸位與調(diào)焦電機的精確位置、；

25、b6：在軸位下，重復(fù)a4和a5，測量分劃板另一個十字絲位置的銳度值，獲取銳度值最大時的調(diào)焦電機位置，則角膜接觸鏡的后頂焦度為，柱鏡焦度，軸位為。

26、進(jìn)一步的，銳度值的計算方式如下：

27、設(shè)圖像大小為x×y像素，差分計算范圍為m×n像素，則銳度差分值，其中為xy處像素的rgb通道值，為x+i、y+j處像素的rgb通道值，在得到后，對進(jìn)行rgb通道值求和獲得銳度值。

28、進(jìn)一步的，在獲得調(diào)焦電機位置的精確位置時，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的后頂焦度值與調(diào)焦電機位置之間的線性關(guān)系，得到角膜接觸鏡的后頂焦度值。

29、進(jìn)一步的，調(diào)焦電機高速運動為80°/s，調(diào)焦電機低速運動為28°/s。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造能夠取得如下有益效果：

31、（1）實現(xiàn)角膜接觸鏡的屈光度與軸位的自動化測量，避免人為主觀判讀誤差，測量結(jié)果更加精確，且測量效率高；

32、（2）在自動化測量角膜接觸鏡的屈光度與軸位的同時，能實時顯示相機拍攝的角膜接觸鏡的投影圖案，便于觀察角膜接觸鏡是否存在瑕疵；

33、（3）操作人員只需觀察顯示屏，無需長時間直視照明光源，保護(hù)操作人員的視力。

技術(shù)特征：

1.一種自動調(diào)焦式焦度計，其特征在于，包括機架和按照光傳播方向依次安裝在機架上的照明光源、軸位調(diào)節(jié)組件、調(diào)焦組件、鏡片支座、成像組件以及安裝在機架上的工控機；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動調(diào)焦式焦度計，其特征在于，軸位驅(qū)動機構(gòu)包括軸位電機、軸位主動齒輪、軸位從動齒輪、軸位調(diào)節(jié)齒輪、分劃板安裝座、軸位編碼器、軸位電機固定板和軸位編碼器固定板，軸位電機通過軸位電機固定板固定在機架上，軸位編碼器通過軸位編碼器固定板固定在機架上，軸位主動齒輪套裝在軸位電機的輸出軸上，軸位從動齒輪套裝在軸位編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上，分劃板安裝在分劃板安裝座上，分劃板安裝座固定在軸位調(diào)節(jié)齒輪的一面，軸位調(diào)節(jié)齒輪、軸位從動齒輪均與軸位主動齒輪嚙合傳動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動調(diào)焦式焦度計，其特征在于，調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)包括調(diào)焦電機、調(diào)焦電機固定板、聯(lián)軸器、傳動軸、斜齒輪、斜齒條、滑動板、調(diào)焦主動齒輪、調(diào)焦從動齒輪、調(diào)焦編碼器和調(diào)焦編碼器固定板，調(diào)焦電機通過調(diào)焦電機固定板固定在機架上，調(diào)焦編碼器通過調(diào)焦編碼器固定板固定在機架上，調(diào)焦電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與傳動軸的一端連接，調(diào)焦主動齒輪套裝在傳動軸的另一端，調(diào)焦從動齒輪套裝在調(diào)焦編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上并與調(diào)焦主動齒輪嚙合傳動，斜齒輪套裝在傳動軸的中部位置并與斜齒條嚙合傳動，斜齒條固定在滑動板的一面，調(diào)焦鏡組通過連接板固定在滑動板的另一面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動調(diào)焦式焦度計，其特征在于，調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)還包括直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌包括導(dǎo)軌和滑塊，導(dǎo)軌與機架固定連接，滑塊在滑軌上滑動且與滑動板背離斜齒條的一面固定連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動調(diào)焦式焦度計，其特征在于，還包括顯示屏和觸控屏，觸控屏、顯示屏分別與工控機連接，觸控屏用于實現(xiàn)人機交互，顯示屏用于顯示相機對角膜接觸鏡的成像。

6.一種利用權(quán)利要求3所述的自動調(diào)焦式焦度計實現(xiàn)的屈光度與軸位測量方法，其特征在于，當(dāng)僅測量角膜接觸鏡的后頂焦度時，包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屈光度與軸位測量方法，其特征在于，銳度值的計算方式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屈光度與軸位測量方法，其特征在于，在獲得調(diào)焦電機位置的精確位置時，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的后頂焦度值與調(diào)焦電機位置之間的線性關(guān)系，得到角膜接觸鏡的后頂焦度值。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屈光度與軸位測量方法，其特征在于，調(diào)焦電機高速運動為80°/s，調(diào)焦電機低速運動為28°/s。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鏡片檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種自動調(diào)焦式焦度計及屈光度與軸位測量方法，自動調(diào)焦式焦度計包括機架和安裝在機架上的照明光源、軸位調(diào)節(jié)組件、調(diào)焦組件、鏡片支座、成像組件、工控機，角膜接觸鏡放置在鏡片支座上；軸位調(diào)節(jié)組件包括分劃板和帶動分劃板旋轉(zhuǎn)的軸位驅(qū)動機構(gòu)；調(diào)焦組件包括調(diào)焦鏡組和帶動調(diào)焦鏡組移動的調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)；成像組件包括成像鏡組和相機；工控機用于分別對調(diào)焦驅(qū)動機構(gòu)和軸位驅(qū)動機構(gòu)進(jìn)行控制，并計算角膜接觸鏡的屈光度和軸位。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)焦量與軸位的自動調(diào)節(jié)，并通過機器視覺算法尋找投影圖案最清晰的位置，避免人工判讀帶來的讀數(shù)誤差，提高了重復(fù)測量精度。

技術(shù)研發(fā)人員：徐志文,曹策,趙楠,何鋒赟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19